CFRP部品へのファスナーの成形

出典：CW 今年パリで開催されたJECショーでは、Automotive Worldショーケースのプロジェクト展示の1つは、ドイツのファスナーサプライヤーBöllhoff（Bielefeld）のフランス子会社であるBöllhoffOtalu（La Ravoire、France）によって開発された成形ファスナーでした。 Yann Bernardは、 I の略であるBöllhoffIMTECHRのプロダクトマネージャーです。 n- M 古い TEC hnology H 機械的な R 抵抗ファスナー。彼は、IMTECHRは自動車OEMのイノベーション部門で開発されたと説明しています。 「私たちは、高レベルのパフォーマンスを達成するために、重い構造物に取り組むように求められました。非常に丈夫な複合部品を作ることができますが、弱点は組み立てです。床に取り付けなければならないシートなどのトータルアセンブリが必要でした。」バーナードは、典型的な金属構造では、これは床に設置されたブラインドリベットまたは溶接ナットを使用して達成されたと述べています。 「しかし、今では床は複合的かもしれません。では、このタイプの複合構造にどのように固定しますか？」

目標は、複合部品を固定するのに十分な強度を持つだけでなく、コスト競争力があり、大量生産に対応できるファスナーでした。 「金属製の床への取り付けは、完全なロボットプロセスを使用して簡単に工業化できます」とBernard氏は言います。 「つまり、IMTECのアイデア HRは、手動操作のない複合材料向けの工業化されたソリューションでした。」 IMTEC HRファスナーは、複合床構造の金型に配置して、成形プロセス中に統合することができます。 Bernardは、IMTEC HRを、樹脂トランスファー成形（RTM）、圧縮成形、射出成形/オーバー成形などの熱硬化性および熱可塑性成形プロセスと互換性があると述べています。

射出成形の場合、ファスナーは最初に金型に固定されたピンにロボットで配置されます。ピンはファスナーの位置を特定し、ファスナーの内側のネジ山が樹脂でコーティングされないように保護します。次に、複合材料をロボットで金型に配置します。金型を閉じ、プラスチックを射出し、部品をファスナーで型から外します。

圧縮成形の場合、ピンがプラスチック製のねじ込み式の「キャップ」であり、ファスナーを複合材料に挿入するために材料を押しのけて、穴を開ける必要がないことを除いて、プロセスは基本的に同じです。これは時間を節約するだけでなく、繊維の切断を回避します。ピンキャップは、成形中に再びめねじを保護し、成形品の離型後に取り外されます。

「フロアが作成されると、余分な操作はありません」とバーナード氏は述べています。 「この技術は、手頃な製造コストで複合床やその他の構造部品を製造するのに役立つと信じています。ファスナーは成形された複合部品にすでに存在するため、金属床のブラインドリベットの使用を複製します。これで、標準的な方法でシートを取り付けることができます。パーツは金属製の床と同じように複合床に取り付けることができるため、これは競争の場と同じです。」

ガルバニック腐食に耐えるために、IMTEC HRは亜鉛メッキ鋼とステンレス鋼で利用できます。ステンレス鋼は主に炭素繊維強化プラスチック（CFRP）に使用されます。ボルト（スタッド）、ナット、スペーサーなど、さまざまなバージョンのファスナーも利用できます。 「特定の要件を満たすために、穴のサイズとファスナーの寸法を変更することもできます」とバーナード氏は言います。

エネルギー吸収のための特別な形状

私はバーナードにこれらの留め具の形状について尋ね、ビッグヘッドやスパイダフィクスチャなど、私が見た他の留め具と似ていると説明しました。彼は、形状は彷彿とさせるが異なるものであり、衝突状態の間にエネルギーを徐々に放出できるように開発されたと述べた。 「それは高い機械的性能を提供するのに十分強力ですが、壊滅的な脆性破壊を回避するために衝突試験条件でエネルギーを吸収することができます」と彼は説明します。 「これにより、破損することなく弾性変形と塑性変形が可能になります。この動作がないと、アタッチメントの複合床が変形して破損したり、金属製の留め具が破損したりします。これは、複合構造にファスナーを適合させる際の1つの問題でした。」

ビッグヘッド（左）とSpidaの固定具（右）複合材料用のファスナー。
出典：BigHeadとSpidaの固定具。

形のもう一つの側面は花びらです。 「これらは、成形中に複合材料に埋め込まれるように設計されています」とバーナード氏は言います。 「このファスナーは、金型に残さずに部品に埋め込むように設計する必要があります。」彼はまた、ファスナーフランジが複合部品の後ろにあり、部品セクションの厚さを減少させないことにも注意しています。 「これは、構造特性を与える部品セクションを維持しながら、埋め込みファスナーを実現するために重要です。」

成形プロセス用に開発されたBöllhoffのIMTECHRファスナーセクションの厚さを減らすことなく、複合部品に埋め込みます。出典：Böllhoff。

IMTEC®HRの特別バージョンは、QSP生産ラインと互換性のあるCetimで開発されました。 Cetimは、複合部品の高度に自動化された生産のためのキルティング層プロセス（QSP）を開発したフランスの研究組織です。

Cetimが公開した記事によると、QSP用に開発された特許出願中のIMTEC HRファスナーは、従来のファスナーと比較して、プルスルー性能が30〜75％向上し、ラップシェア性能が60〜75％向上しています。